本發(fā)明涉及熱壓燒結(jié)爐，具體是半導(dǎo)體靜電卡盤用多層陶瓷基板燒結(jié)裝置。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，靜電卡盤作為依托靜電力實(shí)現(xiàn)晶圓固定的核心裝備，于光刻、刻蝕及薄膜沉積等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)發(fā)揮著不可或缺的作用。陶瓷基板制造是決定靜電卡盤性能的關(guān)鍵因素，其生產(chǎn)工藝深度融合材料科學(xué)、精密加工技術(shù)與微電子技術(shù)。伴隨半導(dǎo)體制造工藝朝著高功率、細(xì)線寬方向演進(jìn)，陶瓷基板在熱導(dǎo)率、耐腐蝕性及幾何精度等性能指標(biāo)上面臨更高要求，同時(shí)需兼顧成本控制以契合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化制造需求。

2、陶瓷基板燒結(jié)工序是靜電卡盤制造過程中的核心技術(shù)難點(diǎn)，其工藝優(yōu)化需綜合考量材料配方設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)調(diào)控及設(shè)備精度保障等多方面因素。然而，當(dāng)前陶瓷基板燒結(jié)工藝仍存在技術(shù)瓶頸。例如，因燒結(jié)過程中溫度與壓力分布不均，易導(dǎo)致陶瓷基板表面產(chǎn)生凹陷缺陷；局部應(yīng)力集中現(xiàn)象則會(huì)引發(fā)基板邊緣開裂問題，嚴(yán)重影響陶瓷基板的成品質(zhì)量與可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供半導(dǎo)體靜電卡盤用多層陶瓷基板燒結(jié)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：半導(dǎo)體靜電卡盤用多層陶瓷基板燒結(jié)裝置包括框架、控制柜、燒結(jié)爐、側(cè)架、真空機(jī)構(gòu)和氣氛機(jī)構(gòu)，燒結(jié)爐包括內(nèi)爐體和冷卻機(jī)構(gòu)，框架與控制柜、內(nèi)爐體、側(cè)架均固定連接，真空機(jī)構(gòu)包括真空泵和連通管，氣氛機(jī)構(gòu)包括氣氛管、惰性氣體罐和還原氣體罐，冷卻機(jī)構(gòu)包括循環(huán)泵，內(nèi)爐體上設(shè)有抽氣管和氣氛孔，循環(huán)泵、真空泵、惰性氣體罐、還原氣體罐均與側(cè)架固定連接，連通管與抽氣管固定連接，氣氛管與氣氛孔固定連接，燒結(jié)爐與控制柜通過電信號(hào)連接。

3、本發(fā)明為一種制備半導(dǎo)體靜電卡盤陶瓷基板的熱壓燒結(jié)裝置，將提前預(yù)制好的干燥儲(chǔ)存原料漿液放置于燒結(jié)爐中，通過真空機(jī)構(gòu)將內(nèi)爐體抽真空，燒結(jié)爐對(duì)原料漿液進(jìn)行高溫梯度熱壓燒結(jié)形成致密胚體，燒結(jié)時(shí)，氣氛機(jī)構(gòu)向內(nèi)爐體內(nèi)通入還原性氣體，防止原料漿液燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生氧化，完成燒結(jié)后，氣氛機(jī)構(gòu)向內(nèi)爐體通入惰性氣氛，基板在惰性氣體中保溫退火，優(yōu)化基板的晶界結(jié)構(gòu)，燒結(jié)時(shí)通過復(fù)合探頭實(shí)時(shí)檢測原料漿液表面逐漸晶體化時(shí)產(chǎn)生的凹凸缺陷位置，反饋電信號(hào)至控制柜，在原料漿液徹底晶體化前對(duì)基板上表面凹陷位置，通過補(bǔ)償機(jī)構(gòu)補(bǔ)償修平基板，通過對(duì)胚體側(cè)壁進(jìn)行倒角加工，避免胚體局部應(yīng)力集中，造成基板邊緣開裂。

4、進(jìn)一步的，燒結(jié)爐還包括爐門、熱壓機(jī)構(gòu)、補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、外爐殼和復(fù)合探頭，爐門與內(nèi)爐體鉸接，爐門上設(shè)有透鏡孔，復(fù)合探頭與透鏡孔固定連接，熱壓機(jī)構(gòu)包括液壓油缸、回轉(zhuǎn)電機(jī)和發(fā)熱電偶，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括筒殼和伺服電機(jī)，冷卻機(jī)構(gòu)還包括夾套殼，外爐殼與液壓油缸、回轉(zhuǎn)電機(jī)、夾套殼均固定連接，發(fā)熱電偶與內(nèi)爐體、外爐殼均固定連接，液壓油缸輸出端與筒殼固定連接，伺服電機(jī)、復(fù)合探頭均與控制柜通過電信號(hào)連接。

5、將提前預(yù)制好的干燥儲(chǔ)存原料漿液放置于內(nèi)爐體中，復(fù)合探頭透過透鏡孔實(shí)時(shí)檢測原料漿液表面逐漸晶體化時(shí)產(chǎn)生的凹凸缺陷位置，反饋電信號(hào)至控制柜，通過內(nèi)爐體與外爐殼間的發(fā)熱電偶，對(duì)內(nèi)爐體進(jìn)行高溫梯度加熱，液壓油缸帶動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)原料漿液下壓，使原料漿液在梯度高溫?zé)釅鹤饔孟?，燒結(jié)晶體化形成致密基板胚體，循環(huán)泵向外爐殼與夾套殼中通入冷卻水進(jìn)行對(duì)外爐殼進(jìn)行循環(huán)降溫，控制柜發(fā)送電信號(hào)至伺服電機(jī)，伺服電機(jī)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩，對(duì)基板胚體進(jìn)行補(bǔ)償修平。

6、進(jìn)一步的，熱壓機(jī)構(gòu)還包括卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)，內(nèi)爐體上還設(shè)有頂孔和底孔，液壓油缸輸出端與頂孔滑動(dòng)連接，回轉(zhuǎn)電機(jī)輸出端與卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)固定連接，卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)與底孔轉(zhuǎn)動(dòng)連接，發(fā)熱電偶設(shè)有若干組，若干組發(fā)熱電偶沿卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)軸線線性均布。

7、將盛放原料漿液的料盤夾持在卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)上，液壓油缸帶動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)原料漿液下壓時(shí)，回轉(zhuǎn)電機(jī)輸出定軸轉(zhuǎn)矩至卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)，在補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)原料漿液高溫?zé)釅簳r(shí)，卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)料盤自轉(zhuǎn)，對(duì)基板胚體進(jìn)行補(bǔ)償修平，對(duì)胚體側(cè)壁進(jìn)行倒角加工，若干組沿卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)軸線線性均布的發(fā)熱電偶獨(dú)立控溫加熱，使基板加熱均勻，提升基板燒結(jié)質(zhì)量。

8、進(jìn)一步的，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)還包括底臺(tái)、隔熱孔板、螺紋桿、環(huán)臺(tái)、壓平臺(tái)、第一鉸接桿和倒角機(jī)構(gòu)，倒角機(jī)構(gòu)包括伺服氣缸和滑板，底臺(tái)、隔熱孔板、伺服電機(jī)、伺服氣缸均與筒殼固定連接，伺服電機(jī)輸出端與隔熱孔板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，伺服氣缸輸出端與隔熱孔板滑動(dòng)連接，伺服電機(jī)輸出端與螺紋桿固定連接，環(huán)臺(tái)上設(shè)有螺紋孔和滑扣，螺紋桿與螺紋孔通過螺紋連接，壓平臺(tái)上設(shè)有第一鉸接扣，第一鉸接桿與滑扣、第一鉸接扣均鉸接，伺服氣缸輸出端與滑板滑動(dòng)連接。

9、復(fù)合探頭實(shí)時(shí)檢測原料漿液表面逐漸晶體化時(shí)產(chǎn)生的凹凸缺陷位置，反饋電信號(hào)至控制柜，控制柜傳遞控制信號(hào)至伺服電機(jī)，伺服電機(jī)根據(jù)電信號(hào)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩至螺紋桿，通過螺紋桿與螺紋孔間的螺紋裝配，使環(huán)臺(tái)沿螺紋桿上下位移，環(huán)臺(tái)上下位移時(shí)通過第一鉸接桿帶動(dòng)壓平臺(tái)，使壓平臺(tái)的傾斜角度調(diào)整，通過使壓平臺(tái)的一端傾斜接觸胚體表面凸起位置，伺服電機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)矩使壓平臺(tái)從傾斜轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)，卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)料盤自轉(zhuǎn)，使胚體表面凸起在壓平臺(tái)作用下刮平。

10、進(jìn)一步的，底臺(tái)上設(shè)有半圓槽、直槽和涂層底板，半圓槽、壓平臺(tái)、第一鉸接桿均設(shè)有若干組，若干組半圓槽、壓平臺(tái)、第一鉸接桿均沿底臺(tái)圓周均布，壓平臺(tái)上還設(shè)有第一彈簧座，第一彈簧座與半圓槽轉(zhuǎn)動(dòng)連接，壓平臺(tái)與涂層底板接觸，倒角機(jī)構(gòu)還包括第二鉸接座、倒角桿和第二鉸接桿，第二鉸接座與直槽固定連接，倒角桿與第二鉸接座轉(zhuǎn)動(dòng)連接，第二鉸接桿與倒角桿、滑板均鉸接。

11、環(huán)臺(tái)上下位移時(shí)通過第一鉸接桿帶動(dòng)壓平臺(tái)，第一鉸接桿一端鉸接裝配滑扣，滑扣在環(huán)臺(tái)上滑動(dòng)，壓平臺(tái)裝配第一彈簧座在半圓槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整傾斜角度，卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)料盤自轉(zhuǎn)時(shí)，伺服氣缸輸出端推動(dòng)滑板向底臺(tái)位移，通過第二鉸接桿帶動(dòng)倒角桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使倒角桿向胚體側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)，滑板與伺服氣缸輸出端相對(duì)滑動(dòng)，通過倒角桿逐漸偏轉(zhuǎn)對(duì)胚體側(cè)壁進(jìn)行倒角加工，涂層底板可以防止基板胚體在高溫?zé)釅合抡尺B在底臺(tái)上。

12、進(jìn)一步的，冷卻機(jī)構(gòu)還包括進(jìn)液管和出液管，夾套殼上設(shè)有進(jìn)液口和出液口，進(jìn)液口設(shè)于夾套殼底部，出液口設(shè)于夾套殼頂部，進(jìn)液管與進(jìn)液口固定連接，進(jìn)液管、出液管均與循環(huán)泵固定連接。

13、循環(huán)泵通過進(jìn)液管、進(jìn)液口向外爐殼與夾套殼底部通入冷卻水，冷卻水通過夾套殼頂部出液口、進(jìn)液管抽出，完成對(duì)外爐殼的循環(huán)降溫。

14、進(jìn)一步的，真空機(jī)構(gòu)還包括流量計(jì)和溫度計(jì)，連通管與真空泵、流量計(jì)、溫度計(jì)均固定連接。

15、真空泵通過連通管、抽氣管將內(nèi)爐體抽真空，通過流量計(jì)、溫度計(jì)記錄內(nèi)爐體中參數(shù)，真空環(huán)境有助于原料漿液燒結(jié)形成致密基板胚體。

16、進(jìn)一步的，氣氛機(jī)構(gòu)還包括進(jìn)氣泵和三通閥，進(jìn)氣泵與氣氛管、三通閥均固定連接，三通閥與惰性氣體罐、還原氣體罐通過管道連接。

17、燒結(jié)時(shí)，進(jìn)氣泵向內(nèi)爐體內(nèi)通入還原氣體罐中的還原性氣體，防止原料漿液燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生氧化，完成燒結(jié)后，切換三通閥，進(jìn)氣泵向內(nèi)爐體通入惰性氣體罐的惰性氣體，基板在惰性氣體中保溫退火，優(yōu)化基板的晶界結(jié)構(gòu)。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設(shè)計(jì)了熱壓機(jī)構(gòu)，通過若干組沿卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)軸線線性均布的發(fā)熱電偶獨(dú)立控溫加熱，使基板加熱均勻，提升基板燒結(jié)質(zhì)量；本發(fā)明設(shè)計(jì)了補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，通過復(fù)合探頭實(shí)時(shí)檢測原料漿液表面逐漸晶體化時(shí)產(chǎn)生的凹凸缺陷位置，反饋電信號(hào)至控制柜，伺服電機(jī)根據(jù)電信號(hào)調(diào)整輸出轉(zhuǎn)矩至螺紋桿，通過螺紋桿與螺紋孔間的螺紋裝配，使環(huán)臺(tái)沿螺紋桿上下位移，環(huán)臺(tái)上下位移時(shí)通過第一鉸接桿帶動(dòng)壓平臺(tái)，使壓平臺(tái)的傾斜角度調(diào)整，通過使壓平臺(tái)的一端傾斜接觸胚體表面凸起位置，伺服電機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)矩使壓平臺(tái)從傾斜轉(zhuǎn)為水平狀態(tài)，卡盤轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)料盤自轉(zhuǎn)，使胚體表面凸起在壓平臺(tái)作用下刮平，通過伺服氣缸輸出端推動(dòng)滑板向底臺(tái)位移，通過第二鉸接桿帶動(dòng)倒角桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使倒角桿向胚體側(cè)壁轉(zhuǎn)動(dòng)，通過倒角桿逐漸偏轉(zhuǎn)對(duì)胚體側(cè)壁進(jìn)行倒角加工，避免胚體局部應(yīng)力集中，造成基板邊緣開裂，涂層底板可以防止在基板胚體在高溫?zé)釅合抡尺B；本發(fā)明設(shè)計(jì)了氣氛機(jī)構(gòu)，燒結(jié)時(shí)向內(nèi)爐體內(nèi)通入還原性氣體，防止原料漿液燒結(jié)時(shí)產(chǎn)生氧化，完成燒結(jié)后向內(nèi)爐體通入惰性氣氛，基板在惰性氣體中保溫退火，優(yōu)化基板的晶界結(jié)構(gòu)；本發(fā)明通過高溫?zé)釅簾Y(jié)制備多層陶瓷基板，對(duì)基板表面進(jìn)行檢測補(bǔ)償修平，對(duì)基板胚體倒角加工，避免胚體局部應(yīng)力集中，防止基板邊緣開裂，調(diào)整爐內(nèi)氣體，優(yōu)化燒結(jié)基板的晶界結(jié)構(gòu)。